Zirkon

Zircon
Kategori  IX  : silikater
Illustrativt billede af artiklen Zircon
zirkonkrystal
Generel
IUPAC navn zirconiumortosilikat
CAS-nummer 10101-52-7 zirconiumsilicat
14940-68-2 zirconit
Strunz klasse 9.AD.30

9 Unclassified Strunz silikater (Germanates)
 9.A Nesosilicates
  9.AD Nesosilicates uden yderligere anioner;
   9.AD.30 IMA2008-035 CeSiO4
Space Group I 4 1 / amd
punktgruppen 4mm
   9.AD.30 Coffinite U (SiO4) 1-x (OH) 4x
Space Group I 4 1 / amd
punkt Group 4 / m2 / m 2 / m
   9.AD.30 Hafnon HfSiO4 Rumgruppe
I 4 1 / amd Punktgruppe
4 / m 2 / m 2 / m
   9.AD.30 Thorite ThSiO4 Rumgruppe
I 4 1 / amd Punktgruppe
4 / m 2 / m 2 / m
   9.AD.30 Thorogummite Th (SiO4) 1-x (OH) 4x Rumgruppe
I 4 1 / amd Punktgruppe
4 / m 2 / m 2 / m
   9.AD.30 Zirkon ZrSiO4 Rumgruppe
I 4 1 / amd Punktgruppe
4 / m 2 / m 2 / m
Dana's klasse 51.5.2.1

Orthosilikater
51. Island SiO 4 grupper
51.5.2 / Zircon gruppe
51.5.2.1 Zircon ZrSiO 4
Kemisk formel O 4 Si Zr ZrSiO 4
Identifikation
Form masse 183,307 ± 0,004 amu
O 34,91%, Si 15,32%, Zr 49,77%,
Farve grøn, brun, gullig;
kan gøres gennemsigtig, guld
eller blå ved varmebehandling
Krystalklasse og rumgruppe ditetragonal-pyramideformet
Krystal system tetragonal
Spaltning ufuldkommen i henhold til {0001}
Pause conchoidal
Habitus ofte
meget differentieret prismatisk
Ansigter isometrisk
Venskab ifølge {131}
Mohs skala 6.5-7.5
Linie lys grå, hvid
Glimte adamantin, skinnende eller sakkaroid
Optiske egenskaber
Brydningsindeks n o = (1,848-1,911) - 1,926
n e = (1,855-1,943) - 1,985
Pleochroism ingen
Dobbeltbrydning δ = (0,007-0,032) - 0,059; positiv biaksial
Spredning 2 v z ~ 10 °
Gennemsigtighed gennemsigtig til uigennemsigtig
Kemiske egenskaber
Massefylde 3.9-4.8
Smeltetemperatur afhængigt af koncentrationen af ​​urenheder Hf, Th, U, Ti, H  osv. nedbrydes ved ca. 2.550 ° C
Smeltbarhed infusible
Opløselighed uopløselig
Kemisk opførsel let opløselig i
den opvarmede flussyre
Fysiske egenskaber
Elektromekanisk koblingskoefficient k = 0%
Magnetisme ingen
Radioaktivitet naturlig radioaktivitet
Forholdsregler
Direktiv 67/548 / EØF
R-sætninger  :
R20  : Farlig ved indånding.
R36 / 37/38  : Irriterer øjnene, åndedrætsorganerne og huden.

S-sætninger  :
S26  : I tilfælde af kontakt med øjnene, skylles straks med rigeligt vand og læge kontaktes.
S36  : Bær passende beskyttelsestøj.

R-sætninger  :  20, 36/37/38,
S-sætninger  :  26, 36,
Enheder af SI & STP, medmindre andet er angivet.

Den Zircon er et mineral fra gruppen af silicater , subgruppe nesosilicates . Af sammensætning Zr Si O 4Det er et silikat af zirconium naturligt. Dens krystaller er blandt de smukke sten af smykker .

Ordet zirkon kommer enten fra den arabiske zarqun ( "  cinnabar  " ) eller fra den persiske zargun ( "gylden" ). Vi finder denne etymologi i engelsk jargoon , der betegner lyse zirkoner. Gule granatzirkoner kaldes hyacinter (fra græsk betyder "hyacint"). Transparente eksemplarer bruges i smykker til anvendelser, der ligner diamanter .

Udtrykket zircon er undertiden bruges forkert at betegne zirconia , zirconiumoxid sammensætning ZrO 2. Zirconia i naturen (mineral baddeleyite  (in) ) ekstraheres industrielt for at være en erstatning billig til diamant .

Krystal system og dannelse

Zircon krystalliserer i det tetragonale krystalsystem ( krystalklasse 4 / m2 / m2 / m2 ) og har en relativ hårdhed på 6,5 til 7,5 på Mohs-skalaen . Undertiden farveløse zirkoner har en naturlig farve, der varierer fra gylden til rød og brun, men de kan også være grønne, blå eller sorte. Zirkonstøv er hvidt. Zirkon kan være skinnende, det vil sige vise en "katteøje" -effekt på cabochonslipte sten . Prøver, der efter deres størrelse og renhed betragtes som ædle sten , værdsættes som erstatninger for diamanter , som de ofte forveksles med.

Zirkonkrystaller, i form af korn inkluderet i nyere klipper, er de ældste kendte jordiske mineralvidner . Den ældste går tilbage til 4,3 eller 4,4 Ga eller 150 Ma efter dannelsen af ​​planeten. Mineralet zircon dannes under tilblivelsen af ​​almindelige plutoniske klipper, de vigtigste " granitoid  " bestanddele  af jordskorpen , især granitter og alkaliske klipper såsom pegmatit eller syenit . Det vises med de tidlige produkter af den primære krystallisation af vulkanske klipper . Disse mineraler er kvarts, plagioclase og kalium feldspars, hornblende , biotit, chlorit, muskovit, rutil, apatit, pyrit og monazit.

Det er et sjældent mineral i basalter, men relativt hyppigt i granitter, gneiser, syenitter og pegmatitter, ofte i indeslutninger i biotitten indeholdt i disse klipper.

I metamorfe klipper forekommer zircon i omkrystalliseret eller epitaktisk form. Fundet i sedimenter zircon detrital , det vil sige korn transporteret og båret af erosionen . Zirconer har generelt en gennemsnitlig størrelse mellem 100 og 300  um , f.eks. i granitsten . Imidlertid når de lejlighedsvis størrelsen på flere centimeter, især i pegmatitter eller efter transport, i alluvium ( placerer ).

Analyse af form og krystallinsk struktur af zirkoner giver information om deres dannelsesforhold og fremtidig vækst.

Kemi

Zircon indeholder ofte urenheder og forskellige legemer eller mineraler i form af indeslutninger. Den teoretiske oxidformen af zircon er sammensat af 67,1% ZrO 2og 32,9% af SiO 2. Ifølge Rösler (1991) kan den i nogle ekstreme tilfælde indeholde op til 30% hafniumoxid (HfO 2), 12% thorium oxid (THO 2) eller 1,5% uranoxid (UO 2). Densiteten øges tilsvarende til 4,3 - 4,8  g · cm -3 .

Zirkoner i granitter indeholder næsten altid U og Th som en isomorf erstatning for Zr, og bestemmelsen af ​​Th / U- eller Pb / U-forhold anvendes til at bestemme granitternes alder, så denne gruppe er meget vigtig inden for geologi.

Thoritis og uranothoritis hydreres let uden at ødelægge strukturen, vi har:

Struktur

Generel formel XSiO 4hvor X4 + kan være Zr4 + med en diameter på 0,79  Å eller Th4 + med en diameter på 1,02  Å eller ellers U4 + med en diameter på 0,97  Å .

Kvadratisk, et maske indeholder fire molekyler.

Den krystallinske struktur af mange zirkoner ødelægges lokalt ved indvirkningen af ​​højenergistråler (såkaldt "  metamykte  " -tilstand): disse krystaller udviser generelt en mørkebrun farve. I metamisk tilstand kan vand absorberes af matrixen, hvilket resulterer i et karakteristisk sammenbrud af bjergets tæthed og hårdhed.

Metoder

Zirkoner er (sammen med apatitter ) de mest anvendte mineraler inden for termokronologi og geokronologi .

Den isotopiske datering af et mineral er baseret på måling af mængden af ​​et barnelement, produkt af henfaldet af et moderelement, der er til stede under krystalliseringen af ​​mineralet. Imidlertid diffunderes disse sonelementer i miljøet, når det undersøgte korn har en høj temperatur. Det, der således dateres af geokronologi, er det tidspunkt, hvor mineralet er gået, siden det passerede dets lukketemperatur, det vil sige, da det er tilstrækkeligt "koldt", så sønelementerne ikke kan diffundere ud af kornet.

I tilfælde af zircon er substitutionen i krystalgitteret af zirconiumatomer (Zr) med uranatomer (U) med lignende dimensioner hyppig, hvilket ikke er tilfældet med de fleste andre elementer. Zircon er derfor et valgfrit mineral til datering ved hjælp af radiokronologiske metoder baseret på uran. Der anvendes tre forskellige metoder i tilfælde af zircon, hver baseret på forskellige lukketemperaturer :

Ansøgninger

Zircon er særligt modstandsdygtig over for forvitring og metamorfisme . Det genbruges derfor let, dvs. eroderet fra dets grundsten, deponeret i et sedimentært bassin og potentielt eroderet uden at blive ødelagt under operationen. Zirkonindholdet i en sedimentær sten kan meget vel være en proxy for dets genanvendelseshastighed under analyser af tungt mineral med oprindelse og kilde til synke .

Dens modstand gør det til det eneste mineral, der er i stand til at overleve i meget lange tidsskalaer (flere milliarder år) og dermed et meget nyttigt mineral i dateringen af ​​Jorden. De ældste terrestriske zircons er blevet fundet i den Narryer Gnejs Formation i Yilgarn Craton i Vestaustralien , med en anslået alder på 4,4 milliarder år. Denne tidsalder fortolkes som dannelsen af ​​disse zirkoner, der blev adskilt fra deres krystallisationsmatrix ved erosion og derefter inkorporeret i et sediment, som blev metamorfoseret i en gnejs . De er de ældste klippefragmenter på jorden, der blev fundet i 2014.

brug

Zircon er den primære malm af zirconium og hafnium , der begge bruges i atomreaktorer, men af ​​modsatte grunde: den første er gennemsigtig for neutroner , den anden absorberer dem.

Zirkoner findes oftest i metalholdigt alluvium, hvor vi lejlighedsvis finder ædelstene fri for enhver matrix. Det rigeste alluvium i zirkoner findes i Indien , USA , Australien , Ceylon eller Sydafrika .

Ved deres høje optiske indeks ( optisk indeks på 1,95 sammenlignet med diamant: 2,4, zirconia  : 2,2 og kvarts  : 1,5) skæres de største prøver i cabochoner . Ved varmebehandling kan farven på brune eller overskyede zirkoner ændres og ændres afhængigt af opvarmningsgraden til gennemsigtig, blå eller gylden.

Zirkonglas bruges som radioaktivt affaldssarkofag (f.eks. Plutonium ) til affaldsopbevaring , hvilket sarkofag ifølge nuværende forskning indeholder radioaktivitet i mindst 2000 år.

Noter og referencer

  1. Den klassifikation af mineraler valgt er , at af Strunz , med undtagelse af polymorfer af silica, som er klassificeret blandt silicater.
  2. (i) "  Zircon  " , på ChemIDplus
  3. (i) "  Zircon  " , på ChemIDplus
  4. disse 2 CAS-numre henviser til Hyacinth; Zirconit; Zircon på PubChem
  5. beregnet molekylmasse fra "  Atomic vægte af elementerne 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
  6. Hyacenthus , TLFi .
  7. Jargon , CNRTL (se fanen JARGON 2  !).
  8. (i) James KW Lee, "  Pb, U og Th distribution i naturlig zircon  " , Nature ,13. november 1997( læs online ).
  9. Geologi Ordbog, Foucault og Raoult, 6 th  udgave, Dunod 2005.
  10. AFP , "  Det ældste jordmateriale er 4,4 milliarder år gammelt  ", Le Monde ,24. februar 2014( læs online ).

Se også

Bibliografi

eksterne links